Production of lead-free brass alloys, and the effect of some additives on machinability, mechanical and corrosion properties

Bu çalışmada kurşunun insan sağlığına olumsuz etkisinden dolayı, kurşun yerine döküm yöntemi ile MnS ve MoS2 katkı maddeleri ilave edilerek üretilen kurşunsuz pirinç alaşımının işlenebilirlik, mekanik, mikroyapı ve korozyon özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Ticari olarak temin edilebilen otomat pirinci (C36000) ve Ecobrass numuneleri referans olarak kullanılmıştır. Ana alaşım elementleri 1100 ve 1150oC sıcaklık aralığında ergitilmiştir. Katkı maddeleri eriyik havuzuna eklenmiş ve sonraki adımda homojen bir mikro yapı elde etmek için grafit çubuk ile karıştırılmıştır. Son aşamada, hazırlanan alaşımın katılaşması için yüksek hız çeliği ile üretilmiş kalıba dökülmüştür. Üretilen kurşunsuz pirinç alaşımlarının mikro yapıları alfa, beta ve intermetalik bileşiklerinden meydana geldiği X-Işını Kırınım analizi (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu-Enerji Dağılım Spektroskopisi (SEM-EDS) sonuçları ile kanıtlanmıştır. Mikroyapılarında bulunan morfojiler, katılaşma parametresi, katkı maddesi cinsi ve miktarına göre Widmanstatten, dendritik ve iri taneler olmak üzere üç farklı şekilde meydana gelmiştir. Beta fazı oluşumunun Si'nin varlığı ile desteklendiği ve artan Si miktarıyla mikro yapıda dubleks alfa-beta fazlarından tek beta fazına dönüştü tespit edilmiştir. Sertlik testinin sonucunda mikroyapıda beta fazı artışının sertlik değerlerinin artmasına sebebiyet verdiğini ve ayrıca numunenin sertlik değerlerinin mevcut fazlardan ve dağılımlarından büyük ölçüde etkilendiği bulunmuştur. Hazırlanan ve referans numunelerin işlenebilirliği, yüzey pürüzlülüğü ve talaş oluşumu açısından değerlendirilmiştir. Hem MoS2 hem de MnS katkı maddeleri ile hazırlanan numuneden istenen süreksiz talaş türü elde edilmiştir. Ayrıca, mikroyapıdaki morfolojilerin işlenebilirlik üzerinde büyük etkisi olduğu gözlemlenmiştir. MoS2 ilavesinin yağlayıcı etkisinden dolayı MoS2 ile hazırlanan numunenin yüzey pürüzlülüğü değerinin, en düşük olduğu bulunmuştur. Hem referans numunenin hem de hazırlanan numunenin korozyon davranışının birbirinden farklı olduğu, MoS2 ile üretilen alaşımların daha dirençli bir korozyon davranışı gösterdiği analiz sonuçlarında görülmüştür. MnS numunelerinin çekme mukavemeti ve yüzde uzaması EN 12164 standartlarına göre sınır değerlerine yakındır. Aşınma testi sonuçları, MoS2 ilavesi ile üretilen numunelerin düşük sürtünme katsayısına ve MoS2'nin yağlayıcı etkisinden dolayı yüksek aşınma direncine sahip olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, yeni geliştirilen MoS2-2 numunesinin, şu anda endüstride ticari olarak kullanılan F.C.B ve Ecobrass ile aynı veya benzer özelliklere sahip olduğu belirlendi. Ek olarak MoS2 ilavesi ile yeni geliştirilen pirinç alaşımının, iyi korozyon davranışına, daha iyi aşınma direncine ve düşük yüzey pürüzlülüğüne, olağanüstü düşük sürtünme katsayısına ve karşılaştırılabilir sertlik ve mekanik özelliklere ve uygun talaş şekline sahip, ümit verici kurşunsuz pirinç alaşımı olduğu görülmüştür.